WO2022088726A1 - 一种优化分段制动减速度模型的方法 - Google Patents

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鲍鹏宇
于晓娜
王建敏
张友兵
张振兴
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Definitions

  • the invention belongs to the field of train control, and in particular relates to a method and a device for optimizing a segmented braking deceleration model.
  • the deceleration of the train braking system is one of the important technical indicators of the train.
  • the main function of the braking deceleration model is to ensure the safe operation and operation efficiency of the train, and it is also the basis for calculating the ATP control speed monitoring curve.
  • the commonly used braking deceleration models are divided into two types: the dynamic calculation-based model and the segmented braking deceleration model.
  • the segment-based braking deceleration model divides the speed range and determines the number of speed range segments by shortening the gap between the minimum braking distance of the model and the real braking distance according to the braking data of the train configuration. Use the minimum deceleration value within the speed segment interval or generate the deceleration value with an optimization factor no greater than 75%.
  • the existing segmented braking deceleration model is constructed according to the segmented braking speed and the corresponding braking deceleration configured according to the braking performance of the vehicle.
  • the calculation of the deceleration value in the segmented speed range is not accurate enough to cope with the complex and changeable train operating line conditions.
  • the present invention provides a method for optimizing a segmented braking deceleration model.
  • the data that can be obtained on the running line is used as the input data of the braking deceleration model.
  • the calculation accuracy of the deceleration value in the segment speed range is improved, and the ability of the train to cope with the complex and changing line conditions is improved.
  • the method includes: acquiring input data in a train running line, the input data including line data and braking data, and the line data is line condition data obtained during the operation of the train;
  • a vehicle control speed monitoring curve is generated based on the segmented braking deceleration model.
  • the method further includes:
  • the line data processing module is used to process the acquired line data, so as to convert the line data into a data list under the ATP coordinate system, eliminate duplicate data, and record the overall changes of these data in the line direction.
  • the processing of the acquired line data further includes:
  • the various line data includes one or more of grade data, specific braking data, track stick data, and dead zone track data.
  • performing data fusion on the converted various line data lists to form a track change list further comprising:
  • Step 2 Obtain the corresponding gradient segment, adhesive force segment, and specific braking segment from the gradient list, adhesive force list, and specific braking list with pointpos; the gradient list, adhesive force list, and specific braking list are respectively the gradient data. , list data in a specific format obtained by converting adhesive force data and specific braking data;
  • Step 3 Compare pointpos with the starting position of the slope segment, the adhesive force segment and the specific braking segment, take the smallest value and assign it to pointpos as the position of the next change point;
  • Step 4 Repeat steps 2 and 3 when the pointpos is not greater than the target point position, and the number of change points i is incremented by 1 each time the pointpos value is updated;
  • the combination of the line data and the braking data to construct a segmented braking deceleration model further includes:
  • step 1)-step 5 Repeat the process of above-mentioned step 1)-step 5) until traversal completes all track change points;
  • the present invention improves the calculation accuracy of the deceleration value in the deceleration model by adding the line data to the input of the model.
  • line data one or several kinds of line data may be used according to line conditions.
  • the line change situation is simplified through the track change situation list, which is convenient to use in conjunction with the segmented braking data to build a braking deceleration model.
  • the braking deceleration model constructed by the invention is more in line with the real braking situation of the train, and the operation efficiency is improved while ensuring the driving safety.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the overall structure of a braking deceleration model according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a flowchart of processing gradient data in braking data according to an embodiment of the present invention.
  • the traditional segment-based deceleration model is constructed on the basis of the configured braking data, and the braking data includes the speed segment interval and the corresponding deceleration value.
  • the present invention uses the data that can be obtained on the running line as the input data of the braking deceleration model, comprehensively considers the line changes brought about by these data, and improves the speed within the segmented speed range.
  • the calculation accuracy of the deceleration value and the ability of the train to cope with the complex and changing line conditions are improved, and the operation efficiency of the train is improved while ensuring the safety of the train.
  • FIG. 1 The overall structure diagram of the braking deceleration model of the present invention is shown in FIG. 1 .
  • the braking data describes the data of the train performance, and the data exists in the form of ⁇ speed, deceleration>.
  • a segmented braking deceleration model is constructed, and the vehicle control speed monitoring curve is generated based on the deceleration model.
  • the line data is line condition data obtained by the train through wireless messages or wireless message messages during running, including but not limited to: gradient data, specific braking data, track adhesion data, and track data in non-electric areas.
  • the line data needs to be processed by the line data processing module.
  • the function of this module is to convert the scattered line data into a data list in the form of ⁇ start position, end position, corresponding parameter value> in the ATP coordinate system, and remove redundant duplicates. data, while recording the overall change of these data in the direction of the line.
  • the line data processing process is:
  • the processing process is shown in Figure 2. After processing the multi-segment gradient data, a gradient list is formed. , in this process, adjacent slopes with the same slope value will be merged and redundant data will be removed. The processing process of other line data is the same as that of slope data, and finally exists in the form of a list.
  • Step 2 Obtain the corresponding gradient segment, adhesive force segment and specific braking segment from the gradient list, adhesive force list, and specific braking list with pointpos;
  • Step 3 Compare pointpos with the starting position of the slope segment, the adhesive force segment and the specific braking segment, take the smallest value and assign it to pointpos as the position of the next change point.
  • Step 4 Repeat steps 2 and 3 when the pointpos is not greater than the target point position, and the number of change points i is incremented by 1 each time the pointpos value is updated;
  • the line change list is obtained, which is used together with the segmental braking data to construct the segmented braking deceleration model.
  • the method for constructing a segmented braking deceleration model is as follows:
  • segmented braking deceleration model On the basis of the constructed segmented braking deceleration model, the corresponding vehicle control speed monitoring curve is generated.
  • the method for optimizing segmented braking deceleration of the present invention is suitable for emergency braking deceleration models and common braking deceleration models.
  • the present invention adds the line data to the input of the model to improve the accuracy of the deceleration value calculation in the deceleration model.
  • line data one or several kinds of line data may be used according to line conditions.
  • the line change situation is simplified through the track change situation list, which is convenient to use in conjunction with the segmented braking data to build a braking deceleration model.
  • the braking deceleration model constructed by the invention is more in line with the real braking situation of the train, and the operation efficiency is improved while ensuring the driving safety.

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Abstract

本发明提供了一种优化分段制动减速度模型的方法，包括：获取列车运行线路中的输入数据，所述输入数据包括线路数据和制动数据，所述线路数据为列车在运行过程中获得的线路条件数据；将所述线路数据和制动数据进行组合，以构建分段式制动减速度模型；基于所述分段式制动减速度模型生成控车速度监控曲线。本发明针对青藏铁路线路特性，根据车载电子地图优化分段制动减速度模型，能够使列车在铁路线路区间完成列车初始定位，提高列车的运行效率。

Description

一种优化分段制动减速度模型的方法 技术领域
本发明属于列车控制领域，特别涉及一种优化分段制动减速度模型的方法及装置。
背景技术
列车制动系统减速度是列车重要技术指标之一。制动减速度模型的主要功能是保障列车的安全运行和运行效率，同时也是计算ATP控车速度监控曲线的基础。目前常用的制动减速度模型分为基于动力学计算的模型和基于分段式的制动减速度模型两种。其中基于分段式的制动减速度模型根据列车配置的制动数据，通过缩短模型最小制动距离与真实制动距离之间的差距，进行速度区间的划分和速度区间分段数的确定。在速度分段区间内使用最小减速度值或以不大于75％的优化系数生成减速度值。可见，现有的分段制动减速度模型是根据以车辆的制动性能配置的分段制动速度以及对应的制动减速度构建的，存在着以下缺点，制动模型输入数据比较单一，分段速度区间内减速度值计算不够准确，不能应对复杂多变的列车运行线路条件。
发明内容
本发明提供了一种优化分段制动减速度模型的方法，将运行线路上所能获得数据均作为制动减速度模型的输入数据，综合考虑这些数据所带来的线路变化情况，提高分段速度区间内减速度值的计算准确度，并提高列车应对复杂多变的线路条件的能力。
该方法包括：获取列车运行线路中的输入数据，所述输入数据包括线路数据和制动数据，所述线路数据为列车在运行过程中获得的线路条件数据；
将所述线路数据和制动数据进行组合，以构建分段式制动减速度模型；
基于所述分段式制动减速度模型生成控车速度监控曲线。
优选地，所述根据线路数据和制动数据构建分段式制动减速度模型之前，还包括：
利用线路数据处理模块对获取的线路数据进行处理，以将线路数据转换为ATP坐标系下的数据列表，并剔除重复的数据，同时记录这些数据在线路方向的整体变化情况。
优选地，所述对获取的线路数据进行处理，进一步包括：
在数据预处理过程中，将获取的各种线路数据分别转换为特定格式的列表数据；
将转换后的各种线路数据列表进行数据融合，形成轨道变化列表。
优选地，所述各种线路数据包括坡度数据、特定制动数据、轨道黏着数据和无电区轨道数据中的一个或多个。
优选地，所述将转换后的各种线路数据列表进行数据融合，对形成轨道变化列表，进一步包括：
步骤1：以当前列车位置作为轨道变化列表中第一个变化点，变化点位置pointpos为列车当前位置，并将变化点数量记为i＝1；
步骤2：以pointpos从坡度列表、黏着力列表、特定制动列表获得对应的坡度段、黏着力段和特定制动段；所述坡度列表、黏着力列表和特定制动列表分别为将坡度数据、黏着力数据和特定制动数据进行转换得到的特定格式的列表数据；
步骤3：将pointpos与坡度段、黏着力段和特定制动段的开始位置进行比较取最小的值并其赋值给pointpos，作为下一个变化点的位置；
步骤4：当pointpos不大于目标点位置时重复步骤2和步骤3，每更新一次pointpos值时变化点数量i都加1；
经过上述步骤将线路数据变化情况都记录在轨道变化列表中。
优选地，所述将所述线路数据和制动数据进行组合，以构建分段式制动减速度模型，进一步包括：
1)获得列车当前位置、目标位置、目标速度；根据目标速度获得其对应制动数据分段，分段速度和对应的制动减速度；
2)根据所述线路变化列表获取第一个变化点处对应的坡度值、黏着力值、特定制动值，将这些值转为对应的减速度值，并与步骤1)中获得制动减速度值相加，即为分段制动减速度模型的减速度值ACC；
3)根据速度加速度公式计算出末速度v end为目标速度，减速度为ACC时对应的初速度v begin；
4)如果v begin小于当前制动数据分段对应的速度，则更新轨道变化点，重复步骤2)和步骤3)，直到v begin大于等于当前制动数据分段对应的速度。
5)根据v begin值，更新制动数据分段，将该制动数据分段的减速度与对应的轨道变化点处的坡度、黏着力和特定制动带来的减速度相加，赋值给ACC，重新计算v begin；
6)重复上述步骤1)-步骤5)的过程，直到遍历完成所有的轨道变化点；
7)输出以<速度，减速度，距离>格式的制动减速度模型。
与现有技术相比，本发明通过将线路数据加入模型的输入从而提高了减速度模型中减速度值计算的精准度。在处理线路数据时可以根据线路情况使用一种或几种线路数据。当线路数据复杂多变时，通过轨道变化情况列表将线路变化情况简单化，便于与分段制动数据联合使用构建制动减速度模型。通过本发明构建的制动减速度模型更符合列车真实制动情况，在保证行车安全的同时提高运行效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下 面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明实施例的制动减速度模型的整体结构的框图；
图2示出了根据本发明实施例的对制动数据中的坡度数据进行处理的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
传统的基于分段式的减速度模型是在配置的制动数据的基础上构建的，制动数据包括速度分段区间和对应的减速度值。本发明在列车配置的制动数据的基础上，将运行线路上所能获得数据均作为制动减速度模型的输入数据，综合考虑这些数据所带来的线路变化情况，提高分段速度区间内减速度值的计算准确度，并提高列车应对复杂多变的线路条件的能力，在确保列车运行安全的同时提高列车的运行效率。
本发明的制动减速度模型整体结构图如图1所示。将输入数据分为：制动数据和线路数据。制动数据描述列车性能的数据，数据存在形式可为<速度，减速度>。线路数据经过线路数据处理模块处理后和制动数据构建分段式制动减速度模型，基于该减速度模型生成控车速度监控曲线。
所述线路数据为列车在运行过程中通过无线消息或无线消息报文等获得的线路条件数据，包括但不限于：坡度数据、特定制动数据、轨道黏着数据和无电区轨道数据等。
线路数据需要经过线路数据处理模块进行处理，该模块的功能是将零散的线路数据转换为ATP坐标系下以<开始位置，结束位置，对应参数值>形式存在的数据列表，并剔除多余重复的数据，同时记录这些数据在线路方向整体变化的情况。
线路数据处理过程为：
1)数据预处理：将坡度数据、特定制动数据、黏着力数据等转换为特定格式的列表数据。
以坡度数据处理为优选实施例，其处理过程如图2所示，多段坡度数据经过处理后形成坡度列表，坡度列表中是由多个以<开始位置，结束位置，坡度值>存在的坡度段，在这个过程中会将坡度值相同的邻近的坡度合并，并去除多余数据。其他线路数据的处理过程与坡度数据相同，最后都以列表的形式存在。
2)生成轨道条件变化列表：经过预处理步骤获得的各种线路数据列表，他们之间的分段存在差异，需要经过融合形成轨道变化列表与制动数据一起构建分段减速度模型。生成轨道条件变化列表的方法如下：
步骤1：以当前列车位置作为轨道变化列表中第一个变化点，变化点位置pointpos为列车当前位置，并将变化点数量记为i＝1；
步骤2：以pointpos从坡度列表、黏着力列表、特定制动列表获得对应的坡度段、黏着力段和特定制动段；
步骤3：将pointpos与坡度段、黏着力段和特定制动段的开始位置进行比较取最小的值并其赋值给pointpos，作为下一个变化点的位置。
步骤4：当pointpos不大于目标点位置时重复步骤2和步骤3，每更新一次pointpos值时变化点数量i都加1；
经过上述步骤将线路数据变化情况都记录在轨道变化列表中。
通过线路数据处理模块处理后，获得了线路变化列表，将其与分段制动数据一起构建分段制动减速度模型。具体地，构建分段制动减速度模型的方法如下：
1)获得列车当前位置、目标位置、目标速度。根据目标速度获得其对应制动数据分段，分段速度和对应的制动减速度；
2)根据线路变化列表获取第一个变化点处对应的坡度值、黏着力值、特定制动值，将这些值转为对应的减速度值，并与步骤1)中获得制动减速度值相加，即为分段制动减速度模型的减速度值ACC。
3)根据速度加速度公式计算出末速度v end为目标速度，减速度为ACC时对应的初速度v begin。
4)如果v begin小于当前制动数据分段对应的速度，则更新轨道变化点，重复步骤2)和步骤3)。直到v begin大于等于当前制动数据分段对应的速度。
5)根据v begin值，更新制动数据分段，将该制动数据分段的减速度与对应的轨道变化点处的坡度、黏着力和特定制动带来的减速度相加，赋值给ACC。重新计算v begin。
6)重复上述步骤1)-步骤5)的过程，直到遍历完成所有的轨道变化点。
7)输出<速度，减速度，距离>格式的制动减速度模型。
在构建好的分段式制动减速度模型的基础上，生成对应控车速度监控曲线。本发明优化分段制动减速度的方法适用于紧急制动减速度模型和常用制动减速度模型。
可以看出，本发明将线路数据加入模型的输入，提高减速度模型中减速度值计算的精准度。在处理线路数据时可以根据线路情况使用一种或几种线路数据。当线路数据复杂多变时，通过轨道变化情况列表将线路变化情况简单化，便于与分段制动数据联合使用构建制动减速度模型。通过本发明构建的制动减速度模型更符合列车真实制动情况，在保证行车安全的同时提高运行效率。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

  1. 一种优化分段制动减速度模型的方法，其特征在于，包括：
    获取列车运行线路中的输入数据，所述输入数据包括线路数据和制动数据，所述线路数据为列车在运行过程中获得的线路条件数据；
    将所述线路数据和制动数据进行组合，以构建分段式制动减速度模型；
    基于所述分段式制动减速度模型生成控车速度监控曲线。
  2. 根据权利要求1所述的优化分段制动减速度模型的方法，其特征在于，所述根据线路数据和制动数据构建分段式制动减速度模型之前，还包括：
    利用线路数据处理模块对获取的线路数据进行处理，以将线路数据转换为ATP坐标系下的数据列表，并剔除重复的数据，同时记录这些数据在线路方向的整体变化情况。
  3. 根据权利要求2所述的优化分段制动减速度模型的方法，其特征在于，所述对获取的线路数据进行处理，进一步包括：
    在数据预处理过程中，将获取的各种线路数据分别转换为特定格式的列表数据；
    将转换后的各种线路数据列表进行数据融合，形成轨道变化列表。
  4. 根据权利要求3所述的优化分段制动减速度模型的方法，其特征在于，所述各种线路数据包括坡度数据、特定制动数据、轨道黏着数据和无电区轨道数据中的一个或多个。
  5. 根据权利要求4所述的优化分段制动减速度模型的方法，其特征在于，所述将转换后的各种线路数据列表进行数据融合，形成轨道变化列表，进一步包括：
    步骤1：以当前列车位置作为轨道变化列表中第一个变化点，变化点位置pointpos为列车当前位置，并将变化点数量记为i＝1；
    步骤2：以pointpos从坡度列表、黏着力列表、特定制动列表获得对应的坡度段、黏着力段和特定制动段；所述坡度列表、黏着力列表和特定制动列表分别为将坡度数据、黏着力数据和特定制动数据进行转换得到的特定格式的列表数据；
    步骤3：将pointpos与坡度段、黏着力段和特定制动段的开始位置进行比较取最小的值并其赋值给pointpos，作为下一个变化点的位置；
    步骤4：当pointpos不大于目标点位置时重复步骤2和步骤3，每更新一次pointpos值时变化点数量i都加1；
    经过上述步骤将线路数据变化情况都记录在轨道变化列表中。
  6. 根据权利要求5所述的优化分段制动减速度模型的方法，其特征在于，所述将所述线路数据和制动数据进行组合，以构建分段式制动减速度模型，进一步包括：
    1)获得列车当前位置、目标位置、目标速度；根据目标速度获得其对应制动数据分段、对应分段速度、和对应制动减速度；
    2)根据所述线路变化列表获取第一个变化点处对应的坡度值、黏着力值、特定制动值，将这些值转为对应的减速度值，并与步骤1)中获得制动减速度值相加，即为分段制动减速度模型的减速度值ACC；
    3)根据速度加速度公式计算出末速度v end为目标速度，减速度为ACC时对应的初速度v begin；
    4)如果v begin小于当前制动数据分段对应的速度，则更新轨道变化点，重复步骤2)和步骤3)，直到v begin大于等于当前制动数据分段对应的速度；
    5)根据v begin值，更新制动数据分段，将该制动数据分段的减速度与对应的轨道变化点处的坡度、黏着力和特定制动带来的减速度相加，赋值给ACC，重新计算v begin；
    6)重复上述步骤1)-步骤5)的过程，直到遍历完成所有的轨道变化点；
    7)输出<速度，减速度，距离>格式的制动减速度模型。
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